水准仪的实验原理

Question

如题所述

Answer 1

实验原理就是通过水准仪提供的水平视线读取不同地方的高差，经过一定的水准路线进而求得待定点高程。
水准仪是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器。原理为根据水准测量原理测量地面点间高差。主要部件有望远镜、管水准器（或补偿器）、垂直轴、基座、脚螺旋。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）。按精度分为精密水准仪和普通水准仪。
仪器分类
微倾水准仪
借助微倾螺旋获得水平视线。其管水准器分划值小、灵敏度高。望远镜与管水准器联结成一体。凭借微倾螺旋使管水准器在竖直面内微作俯仰，符合水准器居中，视线水平。
自动安平
借助自动安平补偿器获得水平视线。当望远镜视线有微量倾斜时，补偿器在重力作用下对望远镜作相对移动，从而迅速获得视线水平时的标尺读数。这种仪器较微倾水准仪工效高、精度稳定。
激光水准仪
利用激光束代替人工读数。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内使其沿视准轴方向射出水平激光束。在水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶，即可进行水准测量
数字水准仪
这是20世纪90年代发展的水准仪，集光机电、计算机和图像处理等高新技术为一体，是现代科技最新发展的结晶。

Answer 2

水准测量

水准测量原理

一、水准测量原理

水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。

如图所示，在地面点A、B两点竖立水准尺，利用水准仪提供的水平视线，截取尺上的读书a、b，则A、B两点间的高差hAB为：

高差等于后视读数减去前视读数。



水准测量原理

二、计算未知点高程

1．高差法

高差法—直接利用高差计算未知点B高程的方法。

测得A、B两点间高差hAB后，如果已知A点的高程HA，

则B点的高程HB为：HB=HA +hAB

2．仪高法

仪高法—利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法。

如图所示，B点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，

即：

Hi= HA+a

HB= Hi- b

在施工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，采用仪高法就比较方便。

3．中间法

当欲测点B离已知点A较远，安置一次仪器就不可能测出它们的高差，这时，选择一条施测路线，在A、B之间加设一些转点，每相邻两点测一测站，求出它们的高差，则AB的高差即为这些高差的总和。

转点：临时立尺点，作为传递高程的过渡点。（一般转点上均需使用尺垫）

测站：每安置一次仪器，称为一个测站。

对于精度较高的测量，必须将仪器置于前后视点之间大致等距离处,利用地球曲率等距等影响的原则，使测站高差计算中自动消除曲率对前后视读数的影响，这种方法称为中间法，是精密测量中常用的方法。

2.2 水准仪和水准尺

仪器：水准仪 DS3（D—大地测量，S—水准仪，下标05、1、3、10表示每公里往、返测得高差中数的偶然中误差值）。

工具：水准尺、尺垫。

水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。



1、望远镜

两大功能：提供一条找准目标的视准轴；看清不同距离的目标。

（1）物镜和目镜



1-物镜 2-目镜 3-调焦透镜 4-十字丝分划板 5-物镜对光螺旋 6-目镜对光螺旋

（2）十字丝分划板

是为了瞄准目标和读数用的



（3）视准轴

视准轴：十字丝交点与物镜光心的连线，用CC表示。

视准轴的延长线即为视线，水准测量就是在视准轴水平时，用十字丝的中丝在水准尺上截取读数的。

（4）水平制动螺旋和微动螺旋

控制望远镜水平转动。

2、水准器

（1）圆水准器

①作用：用于仪器的粗略整平；

②水准器的零点: 圆形分划圈的中心

③圆水准器轴：过零点的球面法线L′L′，称为圆水准器轴。

圆水准器轴L′L′平行于仪器竖轴VV。

④分划值：气泡中心偏离零点2mm时竖轴所倾斜的角值，称为圆水准器的分划值，一般为8′/2mm——10′/2mm，精度较低。

（2）管水准器

①作用：精确整平仪器

②水准管零点: 2mm分划线的对称中心

③水准管轴：通过零点与圆弧相切的纵向切线LL称为水准管轴。水准管轴平行于视准轴。

④分划值：水准管上2mm圆弧所对的圆心角τ。

水准管划愈小，水准管灵敏度愈高，用其整平仪器的精度也愈高。DS3型水准仪的水准管分划值为20″，记作20″/2mm。

为了提高水准管气泡居中的精度，采用符合水准器。

3．基座

①组成：轴座、脚螺旋、三角压板和底板。

②作用：支承仪器的上部，并通过连接螺旋与三脚架连接。

转动脚螺旋，可调节圆水准气泡

二、水准尺和尺垫


1、水准尺

水准尺是进行水准测量时与水准仪配合使用的标尺。常用的水准尺有塔尺和双面尺两种。

1）双面水准尺：红黑面。

用于: 三、四等水准测量

黑红面：0-4687；0-4787。

作用：检查读数是否正确.

2）塔尺:3m、5m；

用于:等外水准测量

2、尺垫：


生铁铸成，一般为三角形板座，其下方有三个脚，可以踏入土中。尺垫上方有一突起的半球体，水准尺立于半球顶面。

作用：尺垫用于转点处，用以保持尺底高度不变，防止水准尺下沉。

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Answer 3

水准仪是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器。原理为根据水准测量原理测量地面点间高差。主要部件有望远镜、管水准器（或补偿器）、垂直轴、基座、脚螺旋。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）。按精度分为精密水准仪和普通水准仪

Answer 4

水准测量原理：通过水准仪提供的水平视线读取不同地方的高差，经过一定的水准路线进而求得待定点高程。相应等级的水准测量注意事项可参考《水准测量规范》。
在工程建设领域，一般涉及二等及以下水准测量，服务的对象也是与工程建设有关的。